Es el instrumento topográfico por excelencia que sirve para
medir ángulos horizontales, verticales y distancias con la ayuda de una mira,
mediante la taquimetría (método de medición rápida de no mucha precisión).
jueves, 21 de noviembre de 2013
Historia del teodolito
El
primer teodolito fue construido en 1787 por el óptico y mecánico Ramsden. Los
antiguos instrumentos, eran demasiado pesados y la lectura de sus limbos
(círculos graduados para medir ángulos en grados, minutos y segundos) muy
complicada, larga, y fatigosa. Eran construidos en bronce, acero, u otros
metales.
Luego en 1920, el ingeniero suizo Enrique Wild, logró
construir en los talleres ópticos de la casa Carl Zeiss (Alemania), círculos
graduados sobre cristal para así lograr menor peso, tamaño, y mayor precisión,
logrando tomar las lecturas con más facilidad.
Tipos de teodolito
SEGUN SU CAMPO DE APLICACION
Teodolitos de obra: Son instrumentos de escasa precisión
(+/- 30'), se los utiliza en replanteo de obra vial y civil, están diseñados para
resistir el trato en obra.
Teodolitos topográficos: Son instrumentos de gran precisión
(+/- 1") se los utiliza en replanteos y levantamientos topográficos. Es la
gama mas variada y de mayor cantidad de modelos se les construye en acero y
aluminio para mayor duración.
Teodolitos geodésicos: Son teodolitos de altísima precisión
leen hasta la décima de segundo pudiéndose apreciar la centésima. Los últimos
modelos son exclusivamente electrónicos. Se les utiliza en poligonales y
triangulaciones, posicionamiento de puntos, etc.
Teodolitos astronómicos: Son los mas precisos de la gama
leen igual que los anteriores la décima apreciando la centésima pero con muchos
mas aumentos y mayor nitidez y captación de luz estelar. Son de gran peso ya
que generalmente se les debe colocar sobre bases estables de hierro o cemento.
Se les utiliza en astrometría, geodesia astronomía, etc.
SEGUN LA LECTURA EFECTUADA:
Teodolitos repetidores: estos han sido fabricados para la
acumulación de medidas sucesivas de un mismo ángulo horizontal en el limbo,
pudiendo así dividir el ángulo acumulado y el número de mediciones.
Teodolitos reiteradores: llamados también direccionales, los
teodolitos reiteradores tienen la particularidad de poseer un limbo fijo y sólo
se puede mover la alidada.
Teodolito brújula: como dice su nombre, tiene incorporada
una brújula de características especiales. Éste tiene una brújula imantada con
la misma dirección al círculo horizontal. Sobre el diámetro 0 a 180 grados de
gran precisión.
Teodolito electrónico: es la versión del teodolito óptico,
con la incorporación de electrónica para hacer las lecturas del círculo
vertical y horizontal, desplegando los ángulos en una pantalla, eliminando
errores de apreciación. Es más simple en su uso, y, por requerir menos piezas,
es más simple su fabricación y en algunos casos su calibración.
Las principales características que se deben observar para
comparar estos equipos son: la precisión, el número de aumentos en la lente del
objetivo y si tiene o no compensador electrónico.
Partes de un teodolito
PARTES PRINCIPALES
- Niveles: El nivel es un pequeño tubo cerrado que contiene una mezcla de alcohol y éter; una burbuja de aire, la tangente a la burbuja de aire, será un plano horizontal. Se puede trabajar con los niveles descorregidos.
- Precisión: Depende del tipo de Teodolito que se utilice. Existen desde los antiguos que varían entre el minuto y medio minuto, los modernos que tienen una precisión de entre 10", 6", 1" y hasta 0.1".
- Nivel esférico: Caja cilíndrica tapada por un casquete esférico. Cuanto menor sea el radio de curvatura menos sensibles serán; sirven para obtener de forma rápida el plano horizontal. Estos niveles tienen en el centro un círculo, hay que colocar la burbuja dentro del círculo para hallar un plano horizontal bastante aproximado. Tienen menor precisión que los niveles tóricos, su precisión está en 1´ como máximo aunque lo normal es 10´ o 12´.
- Nivel tórico: Si está descorregido nos impide medir. Hay que calarlo con los tornillos que lleva el aparato. Para corregir el nivel hay que bajarlo un ángulo determinado y después estando en el plano horizontal con los tornillos se nivela el ángulo que hemos determinado. Se puede trabajar descorregido, pero hay que cambiar la constante que nos da el fabricante. Para trabajar descorregido necesitamos un plano paralelo. Para medir hacia el norte geográfico (medimos acimutes, si no tenemos orientaciones) utilizamos el movimiento general y el movimiento particular. Sirven para orientar el aparato y si conocemos el acimutal sabremos las direcciones medidas respecto al norte.
- Plomada: Se utiliza para que el teodolito esté en la misma vertical que el punto del suelo.
- Plomada de gravedad: Bastante incomodidad en su manejo, se hace poco precisa sobre todo los días de viento. Era el método utilizado antes aparecer la plomada óptica.
- Plomada óptica: es la que llevan hoy en día los teodolitos, por el ocular vemos el suelo y así ponemos el aparato en la misma vertical que el punto buscado.
- Limbos: Discos graduados que nos permiten determinar ángulos. Están divididos de 0 a 360 grados sexagesimales, o de 0 a 400 grados centesimales. En los limbos verticales podemos ver diversas graduaciones (limbos cenitales). Los limbos son discos graduados, tanto verticales como horizontales. Los teodolitos miden en graduación normal (sentido dextrógiro) o graduación anormal (sentido levógiro o contrario a las agujas del reloj). Se miden ángulos cenitales (distancia cenital), ángulos de pendiente (altura de horizonte) y ángulos nadirales.
- Nonius: Mecanismo que nos permite aumentar o disminuir la precisión de un limbo. Dividimos las n - 1 divisiones del limbo entre las n divisiones del nonio. La sensibilidad del nonio es la diferencia entre la magnitud del limbo y la magnitud del nonio.
- Micrómetro: Mecanismo óptico que permite hacer la función de los nonios pero de forma que se ve una serie de graduaciones y un rayo óptico mediante mecanismos, esto aumenta la precisión.
PARTES ACCESORIAS
- Trípodes: Se utilizan para trabajar mejor, tienen la misma X e Y pero diferente Z ya que tiene una altura; el más utilizado es el de meseta. Hay unos elementos de unión para fijar el trípode al aparato. Los tornillos nivelantes mueven la plataforma del trípode; la plataforma nivelante tiene tres tornillos para conseguir que el eje vertical sea vertical.
- Tornillo de presión (movimiento general): Tornillo marcado en amarillo, se fija el movimiento particular, que es el de los índices, y se desplaza el disco negro solidario con el aparato. Se busca el punto y se fija el tornillo de presión. Este tornillo actúa en forma ratial, o sea hacia el eje principal.
- Tornillo de coincidencia (movimiento particular o lento): Si hay que visar un punto lejano, con el pulso no se puede, para centrar el punto se utiliza el tornillo de coincidencia. Con este movimiento se hace coincidir la línea vertical de la cruz filar con la vertical deseada, y este actúa en forma tangencial. Los otros dos tornillos mueven el índice y así se pueden medir ángulos o lecturas acimutales con esa orientación
¿Cómo instalar un teodolito?
PRIMERO: Instalación del trípode:
El trípode debe colocarse para montar encima el teodolito.
Las tres piernas deben colocarse a una distancia suficiente como para que tenga
estabilidad. Pero esta distancia tampoco debe ser lo suficientemente grande
como para que afecte la movilidad de los observadores.
DESPUES: Montado del teodolito
El teodolito se enrosca en la parte superior del trípode
hasta que quede firme. En algunas ocasiones va a ser necesario contar con un
adaptador ya que no todos los trípodes tienen roscas compatibles con las de los
teodolitos.
LUEGO: Nivelación del teodolito
Inicialmente debe verificarse que la plataforma
teodolito-trípode esté lo más horizontal posible (como se mencionó
anteriormente). Luego se procede a nivelar el teodolito manipulando los
tornillos que se encuentran en la parte inferior. El objetivo es que las
burbujas de los dos niveles ubicados en la plataforma del teodolito se
localicen en el centro de los tubos.
POR ULTIMO: Alineamiento del teodolito
Cuando el teodolito esté completamente nivelado debe
alinearse, es decir, orientarse con respecto a los puntos cardinales. Para ello
debe conocerse el ángulo acimut de algún punto del horizonte, ya sea un punto
de referencia conocido o un punto cardinal (por ejemplo, el norte geográfico
tiene un ángulo acimut de 0° mientras el sur de 180°).
Movimientos del teodolito
Este instrumento, previamente instalado sobre el trípode en
un punto del terreno que se denomina estación, realiza los movimientos sobre
los ejes principales.
Movimiento de la alidada
Este movimiento se realiza sobre el eje vertical (S-S),
también presente en los instrumentos de todas las generaciones de teodolito.
Permite al operador girar el anteojo horizontalmente, en un rango de 360º.
Movimiento del anteojo
Este movimiento se lo realiza sobre el eje horizontal (K-K)
y permite al operador girar desde el punto de apoyo hasta el Cenit, aunque
estos casos son muy raros ya que mayormente se abarca un rango promedio de 90º.
El cénit es el punto que se encuentra por encima de la
cabeza del observador.
Tipos de medición de angulos
METODO DE REITERACION
La medida de un ángulo por reiteración puede ejecutarse con
un teodolito repetidor o con un reiterador. El método se basa en medir varias
veces un ángulo horizontal por diferencia de direcciones y en diversos sectores
equidistantes en el limbo, para evitar, principalmente errores de graduación.
En una misma reiteración se pueden medir varios ángulos colaterales. El ángulo
de reiteración es 200º dividido por el número de reiteraciones.
Este método elimina errores instrumentales promediando
valores. La exactitud de los resultados aumenta con el número de reiteraciones.
METODO DE REPETICION
Para poder aplicar este método se necesita un teodolito
repetidor, es decir, un instrumento que permite repetir la medida del ángulo
horizontal acumulando lecturas sucesivas sobre dicho limbo. El valor acumulado
se divide por el número de repeticiones. Estos instrumentos, que se usan para
este sistema de medición, tiene un eje vertical de rotación que permite girar
el instrumento arrastrando el limbo horizontal, lo que se denomina movimiento
general, y un eje vertical de la alidada o anteojo que permite girar el
instrumento manteniendo fijo el limbo horizontal, con lo que se produce un
movimiento relativo del anteojo respecto del limbo. Ambos sistemas de rotación
están dotados de sendos tornillos de presión y de coincidencia o tangencia.
Lo que se trata de aprovechar en éste método es la ventaja
de poder multiplicar un ángulo en forma mecánica, obteniendo la lectura del
producto de esa multiplicación con la misma precisión que la lectura de un
ángulo simple.
La precisión del método de repetición aumenta con el número
de veces que se multiplica o repite el ángulo. En las primeras repeticiones, la
precisión aumenta notoriamente para ir descendiendo después, por lo que se
recomiendan 5 0 6 repeticiones. Si se requiere mayor precisión, es preferible
hacer el trabajo con un teodolito de mayor resolución angular.
miércoles, 20 de noviembre de 2013
La brújula
La brújula es un instrumento que sirve de orientación y que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnetizadas. Por medio de una aguja imantada que señala el Norte magnético, que es diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico.
Utiliza como medio de
funcionamiento al magnetismo terrestre. La aguja imantada indica la dirección
del campo magnético terrestre, apuntando hacia los polos norte y sur. Es inútil
en las zonas polares norte y sur, debido a la convergencia de las líneas de
fuerza del campo magnético terrestre.
La brújula es, después del mapa, el elemento más importante
para ser capaz de orientarse en un territorio desconocido. Su funcionamiento se
basa en la atracción magnética que ejerce la Tierra sobre los objetos
imantados, de forma que la aguja (imantada), siempre indique la dirección del
norte magnético. La precisión de la brújula es mayor en bajas altitudes que en
alturas superiores.
En topografía se pueden
utilizar solas o en combinación con las cartas topográficas. En el caso de
utilizarla sin la carta topográfica sirven para:
- Para medir los rumbos (ángulos con respecto al norte
magnético) en la que se encuentran referencias que podemos observar en el
terreno.
- Para indicar la dirección de un rumbo dado.
- Para marchar en una dirección constante.
- Para medir distancias en el terreno (mediante un cálculo
trigonométrico)
Para tomar los datos tectónicos de planos geológicos en
terreno se usan la brújula. Existen dos tipos de brújulas para tomar las
medidas: La brújula del tipo Brunton (generalmente para mediciones con el
rumbo) y la brújula tipo Freiberger (generalmente para mediciones con la
dirección de inclinación). La brújula "Geo-Brunton" es una
combinación de las dos tipos anteriormente mencionado.
Historia de la brújula
Fue inventada en China, aproximadamente en el siglo IX con
el fin de determinar las direcciones en mar abierto, e inicialmente consistía
en una aguja imantada flotando en una vasija llena de agua. Más adelante fue
mejorada para reducir su tamaño e incrementar su practicidad, cambiándose la
vasija de agua por un eje rotatorio, y añadiéndose una «rosa de los vientos»
que sirve de guía para calcular direcciones. Actualmente las brújulas han
recibido pequeñas mejoras que, si bien no cambian su sistema de funcionamiento,
hacen más sencillas las mediciones a realizar. Entre estas mejoras se
encuentran sistemas de iluminación para toma de datos en entornos oscuros, y
sistemas ópticos para mediciones en las que las referencias son objetos
situados en la lejanía.
Tipos de Brújula
Esencialmente todas las brújulas consiste en un imán al que
se le permite girar libremente sobre su centro, para que se coloque paralelo a
las líneas de fuerza magnética del campo terrestre e indique la dirección
aproximada de los polos magnéticos.
Para identificar el extremo del imán o de una aguja que es
realmente pequeño, este se pinta de forma distintiva, con pintura roja,
pavonado en negro o con puntos fosforescentes verdes, para distinguirlo de
noche en la obscuridad.
La aguja se encuentra dentro de una caja de material
permeable al campo magnético, como aluminio, latón, plástico o bronce, la tapa
de vidrio permite observar la aguja, sin que se caiga o sea afectada por el
viento; en el fondo de la caja se pintan las divisiones de¡ circulo y letras
para identificar los puntos cardinales, formando lo que se conoce como limbo.
Algunas brújulas aparentemente no tienen aguja, ya que todo el limbo gira, pero
la aguja o imán esta escondido bajo el limbo, puede ser un circulo de plástico
o aluminio.
Una buena brújula para orientación, tiene su limbo graduado
por lo menos cada 2 grados, aunque un experto puede utilizar con igual
resultado, una que tenga marcas solo cada 5 grados.Existen al menos cuatro
principales tipos de Brújula:
DE CAJA DE RELOJ
Sí tu brújula es del tipo de caja de reloj, te colocas de
frente a la referencia con la brújula sostenida a la de la cintura o un poco
más.
Gira la caja de la brújula, hasta que la aguja quede en la
dirección N-S ó 360°. El rumbo hacía la referencia buscada será la línea que
une al centro de la aguja, con una línea imaginaria que cruza una marca del
limbo y llega hasta la referencia, La marca sobre el limbo, será el rumbo.
DE REGLILLA (O MAPERA)
Si tu brújula es de reglilla, tómala en la misma forma, a la
altura de la cintura dirigiendo la flecha que tiene la reglilla, en dirección
de referencia. La ventaja de la brújula de reglilla, consiste en que al girar
la caja de la misma queda registrado el rumbo y ya no hay que recordarlo o
anotarlo, siempre y cuando no la muevas.
DE MIRILLA
Con las brújulas de mirilla como de tipo
"LENSATIC", se colocan la mirilla como en la figura y se usa a la
altura de los ojos.
En estas brújulas, la lentilla permite observar
simultáneamente, las marcas sobre el limbo y la referencia, por lo que son más
precisas que las anteriores. Estas brújulas tienen la particularidad de que no
se ve la aguja directamente, porque está bajo el limbo, el que hacen girar
simultáneamente. Como no se registra el rumbo como en las de reglilla.
Para usar las Brújulas de Espejo, se toman a la altura de la
cintura, observando sobre el espejo, la referencia y la mirilla al mismo
tiempo; luego, se gira la caja para colocar la aguja sobre la marca N-S y queda
tomado el rumbo.
lunes, 18 de noviembre de 2013
Equipos de medicion/Accesorios
Equipos
Medición con cinta:
Accesorios para longimetría o medicion con cinta:
•Fichas, Agujas o Piquetes
•Nivel de mano
•Tensiometros
•Termómetros
•Miras de alineación, Balizas o Jalones
•Plomadas
•Escuadras
transversal redonda o hexagonal y están pintadas en franjas alternas rojas y blancas de 30cm de longitud, por loque pueden usarse a veces paramedidas burdas
PIQUETES
Llamados también marcadores para
cadenamiento o cintado, se
emplean para marcar las medidas
en tierra. La mayor parte de las
fichas se hacen de alambre de
acero y pueden medir de 20 a 35
cm de longitud.
MIRAS VERTICALES
Son reglas graduadas en metros y decímetros de
madera o metal con una longitud aproximadas de
4m, son verticalizadas con un nivel de
mano localizado en la parte posterior de la mira.
PLOMADAS
Plomadas, Instrumento en forma de cono, que al dejarse caer libremente sigue la dirección vertical del lugar. Con su ayuda se puede proyectar un punto del terreno sobre la cinta métrica.
FORMULAS/Correccion de errores de medicion
Correcciones de errores de medición
Por graduación:
Longitud incorrecta de la cinta
Cg = (La-Ln/Ln)*Dm donde:
Cg = corrección por graduación
La = longitud actual de la cinta
Ln = longitud nominal o patrón
Dm = distancia medida
Dc = distancia corregida
Dc = Dm + Cg
Error por temperatura:
La temperatura puede modificar el largo de la cuerda patrón dilatándose o contrayéndose, por acción de la temperatura varia su dimensión.
Ctemp = α( t- tc)* Dm donde :
Ctemp: corrección por temperatura
α: coeficiente de dilatación del material
t: temperatura al momento de la medición
tc: temperatura de calibración
Dm: distancia medida
Dc = Dm+Ctemp
Error por tension:
La tension aplicada en la cinta al medir puede variar
CT = (T-Tc)*Dm/A*E donde:
CT: corrección por temperatura
T: tensión aplicada al medir
Tc: tensión de calibración
Dm: distancia medida
A: área de la sección transversal de la cinta
E: modulo de Young
Dc = Dm+CT
Error por catenaria:
describe el error que se produce cuando la cinta se sostiene de sus dos extremos y se forma una curvatura debido a la gravedad.
Cc: -W2*Dm3/24T2
W2 = peso de la cinta
T = tensión aplicada
Dm: distancia medida
Dc = Dm-Cc
Medición de Distancias
Medición De Distancias:
La medición de distancias es la base de la Topografía. Aun
cuando en un levantamiento los ángulos puedan leerse con precisión con equipo
muy refinado, por lo menos tiene que medirse la longitud de una línea para
complementar la medición de ángulos en la localización de los puntos.
En topografía plana, la distancia entre dos puntos significa
su distancia horizontal. Si los puntos están a diferente elevación, su
distancia es la longitud horizontal comprendida entre las líneas de plomada que
pasan por el punto. Principalmente están dados en poder crearnos un criterio
del momento y ocasión en que debemos y podemos ocupar un determinado
instrumento o rechazarlo, de acuerdo a las normas que necesitemos o se nos
exijan, dado el grado de precisión que los instrumentos arrojen al hacer
distintas medidas horizontales de un mismo alineamiento.
Existen diferentes métodos para medir distancias, los cuales
son los siguientes:
- · Por pasos
- · Con odómetro
- · Con telémetros
- · Con cinta invar
- · Con cinta (cinta común de acero)
- · Taquimetría (Estadia)
- · Con instrumentos electrónicos
- · Sistema de Posicionamiento Global (GPS)
De todos estos métodos los que se utilizan con más
frecuencia son las mediciones con cinta, con instrumentos electrónicos y los
sistemas de satélite. En la actualidad se está incrementando el uso del Sistema
de Posicionamiento Global (GPS) ya que presenta algunas ventajas frente a los
otros métodos tales como precisión y eficiencia.
Mediante otros métodos de control horizontal también se puede
determinar distancias tales como la triangulación, poligonación, radiación, entre
otros.
Por Pasos:
Este método consiste en contar el número de pasos que tiene
una determinada distancia y es bastante exacta para muchos fines en topografía,
además tiene muchas aplicaciones prácticas y no necesita de ningún equipo. La
medición a pasos se utiliza también para detectar equivocaciones ocurridas en
la medición de distancias realizadas por otros métodos de mayor exactitud. Las
personas que tienen experiencia en este método pueden medir distancias con
precisiones de hasta de 1/50 a 1/100 en superficies planas y despejadas.
Para realizar este
tipo de medición primero se debe calcular la longitud del paso de la persona
que va a recorrer la distancia que se quiere determinar. La longitud del paso
se determina recorriendo una distancia conocida varias veces contando los pasos
y luego se divide la distancia para el número promedio de pasos.
Con odómetro:
El odómetro es un instrumento rápido y fácil de utilizar que
sirve para medir distancias, el cual consiste en una rueda, para conocer la
distancia sobre una superficie se debe hacer girar la rueda sobre una pantalla
digital. Sin embargo, a pesar de ser un instrumento sencillo de utilizar su
precisión es limitada, ya que solamente se lo utiliza para la verificación de
distancias medidas con otros métodos, levantamientos preliminares para vías y
reconocimientos previos.
Si el terreno en el que se ha realizado la medida de la
distancia tiene una pendiente grande, esta distancia debe ser corregida. Tienen
un precisión aproximada de 1/200 sobre superficies lisas.
Con telémetros: El telemetro es un instrumento óptico que
sirve para medir distancias inclinadas y funciona en base a los mismos principios
que los medidores ópticos de distancias de las cámaras réflex de una sola
lente, no necesita que se coloque miras o señales en el punto donde se desea
obtener la distancia. Tiene una precisión de 1/50 pero esta disminuye al
aumentar la distancia. Debido a su limitada precisión, su uso queda
prácticamente restringido a operaciones de exploración y reconocimiento,
estudios de rutas, siendo su mayor aplicación en operaciones militares. Es un
método que mide distancias horizontales indirectamente. Su precisión es de
1:4000 a 1:50000.
El uso de este instrumento no fue muy extendido debido a que
tenía un costo muy alto, pero tenía una gran utilidad en la medición de
distancias en terrenos accidentados gracias a su alcance y precisión. En la
actualidad la medición de distancias realizadas por este método ya no se usan debido
a que existen nuevos métodos e instrumentos tales como la medición electrónica,
estaciones totales, GPS.
Con cinta (cinta común de acero):
Este método parece un proceso sencillo de realizar pero en
realidad medir distancias con cinta no solo es complicado sino también largo,
tedioso y costoso.
Las cintas se fabrican con longitudes de hasta 100 m, siendo
las de 50 m las de mayor uso en los trabajos de topografía.
Cuando se desea medir una distancia mayor a la longitud de
la cinta que se está utilizando es necesario dividir la distancia en tramos y
de esta manera se pueden cometer errores en la alineación, lectura, etc.
La calibración es un
factor importante ya que influye en la precisión de las mediciones, en el campo
es difícil obtener estas condiciones de calibración. En el proceso de medición
se cometen una serie de errores que son inevitables pero se pueden corregir
aplicando técnicas adecuadas.
La medición con cinta se realiza en seis pasos los cuales
son los siguientes:
- · Alineación
- · Aplicación de tensión
- · Aplome
- · Marcaje de tramos
- · Lectura de la cinta
- · Registro de la distancia
El equipo que se necesita para realizar las mediciones es el
siguiente:
- · Cinta métrica
- · Jalones
- · Piquetes
- · Plomada
- · Nivel de mano
•Longitud incorrecta de la cinta (error por graduación)
•Temperatura anormales
•Tensión incorrecta
•Catenaria
•Cinta no horizontal y desalineada
•Aplome inadecuado
•Marcaje
•Lectura incorrecta o interpolación
viernes, 15 de noviembre de 2013
Topografia
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